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シュリーレンイメージングは、透明媒体の密度変化を可視化する方法である。[ 1 ]
「シュリーレンイメージング」という用語は、一般的にシュリーレン写真の同義語として使用されますが、この記事では特に、水または組織模倣媒体で超音波トランスデューサによって生成される圧力場の可視化を扱います。この方法は、音響ビームの2次元（2D）投影画像をリアルタイム（「ライブビデオ」）で提供します。この方法の独自の特性により、音響場の特定の特徴（たとえば、HIFUトランスデューサの焦点）の調査、音響ビームプロファイルの不規則性（たとえば、トランスデューサの欠陥によるもの）の検出、および時間依存現象のオンライン識別（たとえば、フェーズドアレイトランスデューサの場合）が可能になります[ 2 ]。一部の研究者は、シュリーレンイメージングは音響場のX線ラジオグラフィーに相当すると述べています。
シュリーレンイメージングシステムの光学系は 、平行光線、集光素子、絞り（鋭いエッジ）、およびカメラという主要な部分から構成される。平行光線は、コリメート光学素子の焦点に配置された点光源（ピンホールに集光されたレーザーが使用されることもある）によって実現される。コリメート素子は、レンズまたはミラーである。光学絞りは、集光素子の焦点に水平または垂直に配置されたカミソリによって実現され、そのエッジ上の光スポット像を遮断するように慎重に配置される。カメラは絞りの後ろに配置され、適切なレンズが取り付けられる。
平行光線とは、直線で平行な「光線」の集まりとして定義されます。 これらの光線は、透明な媒質を通過する際に、媒質中の音響場と相互作用する可能性があり、最終的に集束素子に到達します。 集束素子の原理は、平行な光線を素子の焦点面上の一点に集束させることです。したがって、集束素子の焦点面を通過する光線は、音響場と相互作用した光線と相互作用しなかった光線の2つのグループに分けられます。後者のグループは音響場の影響を受けないため、平行なまま焦点面上の明確な位置に一点を形成します。光学絞りはまさにその位置に配置され、対応するすべての光線がシステム内を伝搬してカメラに到達するのを防ぎます。 このようにして、音響場と相互作用せずに通過した光の部分を取り除くことができます。しかし、音場と相互作用する光線も存在します。例えば、光線が空間勾配に光線に直交する成分を持つ不均一な密度領域を通過する場合、光線はプリズムを通過するかのように元の方向から偏向されます。この光線はもはや平行ではないため、集束素子の焦点と交差せず、ナイフによって遮られることもありません。場合によっては、偏向した光線がナイフの刃をすり抜けてカメラに到達し、カメラセンサー上に点状の像を形成します。この像の位置と強度は、光線が経験した不均一性に関連しています。このようにして、音場と相互作用した光線のみによって像が形成され、音場のマッピングが実現されます。
音響光学効果は、媒質の光学的屈折率をその密度および圧力と関連付けます。したがって、圧力の空間的および時間的変化（例えば、超音波放射によるもの）は、対応する屈折率の変化を引き起こします。媒質中の光の波長と波数には屈折率が依存します。媒質を伝搬する電磁波が獲得する位相は、伝搬線に沿った波数の線積分と関連しています。
Z軸に平行に伝搬する平面波電磁放射の場合、XY平面は等位相多様体（位相が一定の領域。位相は座標(x,y)に依存しない）です。しかし、波が音場から出てくると、XY平面はもはや等位相多様体ではなくなります。各(x,y)線に沿って蓄積された圧力に関する情報は、出てくる放射の位相に存在し、XY平面に位相像（フェーザ）を形成します。位相情報は、ラマン・ナスパラメータによって与えられます。[ 3 ]
と- 圧電光学係数、光の波長と 三次元圧力場。[ 4 ]シュリーレン法は位相情報を強度画像に変換し、カメラやスクリーンで検出できるようにする。
定量的な音響測定のゴールドスタンダードとして認められているのはハイドロホンです。しかし、ハイドロホンで音場をスキャンするにはいくつかの制約があり、シュリーレンイメージングなどの補助的な評価方法が生まれています。シュリーレンイメージング技術の重要性は、高強度集束超音波（HIFU）の研究開発において顕著です。 [ 5 ] シュリーレンイメージングの利点には、次のものがあります。
